Класифікація та конструктивні схеми екскаваторів. Екскаватори. Класифікація, сфера застосування Екскаватори на базі трактора

Одноківшеві екскаватори

Екскаватор(від лат . excavato- долблю) - землерийна машина, призначена для копання ґрунту з подальшим його вивантаженням у відвал або в будь-які транспортні засоби.

Одноковшовий екскаватор- землерийна машина циклічної дії для розробки (копання), переміщення та навантаження ґрунту.

Робочим органом є рухомий ківш, закріплений на стрілі, рукояті чи канатах. Ківш завантажується за рахунок переміщення щодо грунту, що розробляється. При цьому корпус екскаватора щодо ґрунту залишається нерухомим - тягове зусилля створюється механізмами екскаватора. Це відрізняє екскаватор від скріпера та навантажувача, де тягове зусилля під час завантаження ковша створюється переміщенням корпусу машини.

Одноковшовий екскаватор - найпоширеніший тип землерийних машин, що застосовуються у будівництві та видобутку корисних копалин.

Екскаватори прийшли на зміну землекопам, механізували їх трудомістку ручну працю та значно підвищили продуктивність земляних робіт. Місткість ковшів сучасних будівельних екскаваторів може досягати 2-4 м-коду.

Екскаватори призначені :

Для розробки виїмок та насипів;

Для копання котлованів, каналів, траншей;

При спорудженні дамб та розчищення територій,

На розкривних роботах та в кар'єрах,

При перевантаженні сипких будівельних матеріалів

При планувальних роботах та у багатьох інших випадках.

Кожен вид роботи вимагає застосування обладнання, пристосованого для цього екскаватора та призначеного для кожного конкретного випадку.

Застосування . Область їх застосування у будівництві практично не обмежена. Там, де є доступ до цієї машини, земляні роботи будуть виконані з високим темпом та якістю.

Для яких саме робіт призначені екскаватори? Їх можна використовувати при копанні котлованів, каналів, траншей, розробці виїмок і насипів, спорудженні гребель та розчищенні територій, на розкривних роботах та в кар'єрах, при перевантаженні сипких будівельних матеріалів та планувальних роботах та в багатьох інших випадках.

Екскаватори можуть вести розробку ґрунту як вище рівня майданчика, на якому вони стоять, так і нижче за цей рівень. Вони можуть діяти в обмежених умовах і розробляти ґрунт під шаром води, вивантажувати викопаний ґрунт у транспортні засоби та відсипати його на значну відстань від місця копання у відвал, можуть остаточно обробляти ухил та поверхню стінок траншей та котлованів, а також з достатньою точністю планувати горизонтальну поверхню. будівельного майданчика або дна траншей та котлованів.

Очевидно, кожен вид роботи вимагає застосування пристосованих для цього екскаваторів і призначеного для кожного конкретного випадку робочого обладнання.

Однаковшовые екскаватори набули більшого поширення у будівництві, ніж багатоковшові, у зв'язку з тим, що мають більшу універсальність.

Універсальність - це здатність екскаватора виконувати різноманітні земляні роботи, починаючи від спорудження траншей, котлованів, каналів та кінчаючи відсипанням насипів та дамб, а також вести вантажно-розвантажувальні роботи. Звичайно, це екскаватор може виконувати тільки за допомогою різного змінного робочого обладнання.

Класифікація. Одноковшові екскаватори класифікуються за типом шасі, типом приводу, типом робочого обладнання, можливостями повороту робочого обладнання щодо опорної поверхні.

- По можливості повороту робочого обладнання щодо опорної поверхні

а). Повноповоротні

Схема повноповоротного екскаватора

Робоче обладнання, приводи, кабіна машиніста та двигун встановлюються на поворотній платформі, яка в свою чергу встановлюється на шасі за допомогою опорно-поворотного пристрою (ОПУ), та може повертатися щодо нього у будь-який бік на будь-який кут. Частини гідросистеми шасі та поворотної платформи повноповоротних екскаваторів з'єднані із застосуванням колектора, що дозволяє виробляти необмежену кількість повних обертів в один бік.

б). Неповноворотні

Мал. Схема неповноповоротного екскаватора

на шасі колісного трактора:

1. Рама екскаватора, закріплена на тракторі;

2. Поворотна колонка;

3. Стріла;

4. Рукоятка;

5. Гідроциліндр приводу стріли;

6. Гідроциліндр приводу рукояті;

7. Гідроциліндр приводу ковша;

9. Варіант установки ковша у положення зворотної лопати;

10. Змінний вантажний гак;

11. Бульдозерний відвал;

12. Виносні опори.

Робоче обладнання закріплюється на шасі за допомогою поворотної колонки. На багатьох машинах подібного типу поворотна колонка монтується на поперечних напрямних, що дозволяє переміщати її разом з робочим обладнанням вправо-ліворуч з подальшою жорсткою фіксацією для зручнішого положення робочого обладнання. Поворот робочого устаткування складає кут 45-90 градусів від початкового становища. Двигун, механізми, кабіна машиніста розміщені на неповоротному шасі. В даний час неповноповоротними виконуються екскаватори, що навішуються на трактори.

- За типом шасі

а). Навішуються на трактори

Мал. Екскаватор, навішений на трактор "Білорусь".

Мал. Екскаватор тракторний закордонного виробництва.

Як базове шасі використовується трактор, найчастіше колісний. Неповноповоротне екскаваторне обладнання встановлюється ззаду (рідше збоку) трактора на спеціальній рамі. Найбільш поширеними є екскаватори, які навішуються на трактори класу 1,4. Характерний об'єм ковша – 0,2-0,5 м³. Застосовуються для виконання невеликих землерийних або вантажних робіт, найчастіше під час ремонту інженерних мереж. Конструкція робочого обладнання дозволяє оперативно переставляти ківш для прямої або зворотної лопатою. Ківш може замінюватись грейфером, вантажними вилами або гаком. Для приводу використається двигун базового трактора. Привід робочого обладнання гідравлічний. Завдяки відносно високій швидкості ходу можуть оперативно прибувати до місця виконання робіт, розташованих на відстані 20-30 км від місця базування. Трактор із навішеним екскаваторним обладнанням може використовуватися також для виконання транспортних та бульдозерних робіт.

б). На автомобільному шасі

Мал. Екскаватор ЕОВ-4421 (Кірасир) на шасі КрАЗ-255.

Мал. Екскватор UDS на шасі Татра-141

Як базове шасі використовується вантажний автомобіль, найчастіше підвищеної прохідності. Мають високу швидкість переміщення. Застосовуються у випадках, коли потрібна висока мобільність: у військовій справі (інженерні війська, дорожні війська), під час виконання рятувальних операцій, будівництва доріг, очищення каналів. Робоче обладнання – переважно – зворотна лопата. Випускаються екскаватори з телескопічною стрілою та поворотним ковшем, що дозволяє оперативно переходити від прямої лопати до зворотної. Для приводу можна використовувати як двигун базового автомобіля, так і окремий двигун, встановлений на поворотній платформі.

в). Пневмоколісні

Мал. Сучасний пневмоколісний екскаватор

із гідравлічним приводом.

Мал. Пневмоколісний екскаватор 50-х - 60-х років з канатним приводом

Екскаватори мають власне спеціальне шасі, що спирається на колеса із пневматичними шинами. Виконуються найчастіше повноповоротними. Для підвищення стійкості та запобігання сповзанню під час завантаження ковша мають виносні опори. Мають швидкість ходу до 30 км/год. Можуть буксируватись вантажними автомобілями зі швидкістю до 40 км/год. Прохідність по слабких ґрунтах обмежена. Випускаються в широкому діапазоні розмірних груп - від мікроекскаваторів з об'ємом ковша 0,04 м³ до важких колісних екскаваторів - з об'ємом ковша до 1,5 м³. У зв'язку зі специфікою робіт, що виконуються: розробка котлованів, траншей, планувальні роботи - робоче обладнання - переважно зворотна лопата. Можуть використовуватися з грейфером, щелепним захопленням, гідравлічним молотом для розпушування ґрунту. Набули широкого поширення при виконанні різних видів будівельних та ремонтних робіт.

Привід коліс шасі може здійснюватись як від двигуна робочого обладнання через механічні або гідравлічні передачі (гідромотори), так і від окремого двигуна.

г). Гусеничні

Мал. Сучасний гусеничний екскаватор

Мал. Екскаватор DEMAG Bagger - один із найбільших у своєму класі

Екскаватори мають власне спеціальне шасі з гусеничним двигуном. Виконуються повноповоротними. Мають високу прохідність і малий питомий тиск на грунт при великій масі. Можуть працювати на слабких та перезволожених ґрунтах, у тому числі на торфорозробках. Мають швидкість ходу 2-15 км/год. До місця роботи перевозяться тягачами на спеціальних тралах.

Робочий діапазон об'ємів ковша дуже широкий: від мініекскаваторів з об'ємом ковша 0,04 м³до кар'єрних з об'ємом ковша 10 м³. Є також особливо важкі кар'єрні гусеничні екскаватори з об'ємом ковша. 26 м³виробництва фірми DEMAG (Німеччина).

Робоче обладнання: пряма лопата, зворотна лопата, драглайн. Може використовуватися з грейфером, щелепним захопленням, гідравлічним молотом для розпушування ґрунту. Набули широкого поширення у будівництві та при видобутку корисних копалин. Ряд моделей гусеничних та пневмоколісних екскаваторів мають уніфіковану поворотну платформу та робоче обладнання.

Д). Крокують. Крокуючий екскаватор - екскаватор на крокуючому ходу, зазвичай з обладнанням драглайну. Застосування гідравлічного крокуючого (на відміну від гусеничного) рушія дозволяє знизити навантаження на ґрунт (маса машин може досягати сотень і навіть тисяч тонн) та підвищити надійність.

Мал. Крокуючий екскаватор:

а- загальний вигляд; б- Вигляд ходового пристрою.

Поворотна платформа з обладнанням екскаватора, що крокує, встановлена ​​на опорній плиті. З поворотною платформою пов'язані лапи, які під час роботи екскаватора піднято (не торкаються ґрунту). При пересуванні екскаватора лапи спираються на ґрунт. При цьому опорна плита відривається від ґрунту. Екскаватор пересувається на один крок вперед (для деяких моделей можливий рух назад). Після цього лапи піднімаються та повертаються у вихідне положення. На ході випускають великі кар'єрні екскаватори з об'ємом ковша. 15 м³ - 40 м³і вильотом стріли до 65 м - 150 м. Робоче обладнання – драглайн. Крокуючими екскаваторами виконуються розкривні роботи (розчищення покладів корисних копалин від порожньої породи), а також видобуток корисних копалин та переміщення їх у відвал (заввишки до 40 м). Завантаження корисних копалин крокуючими екскаваторами в транспортні засоби не може здійснюватися.

е). Залізничні.

Як шасі екскаватора використовується залізнична платформа. Використовуються для ремонтних робіт на залізниці. Мають об'єм ковша до 4 м3. Поворотна платформа та обладнання часто уніфіковано із гусеничними екскаваторами.

ж). Плавучі.

Мал. Плавучий одноковшовий екскаватор – земснаряд.

Робоче обладнання (драглайн або грейфер) встановлено на понтоні. Застосовуються для вантажно-розвантажувальних робіт, видобутку піску, гравію з водойм, дноочисних та днопоглиблювальних робіт. Від плавучих кранів, обладнаних грейферами, плавучі екскаватори відрізняються меншою висотою та спрощеною конструкцією стріли.

За типом двигуна.

а). Парові екскаватори - як двигун використовується парова машина. Були поширені на початку 20 століття. Нині не випускаються. Моментно-швидкісні характеристики парової машини та робочого обладнання екскаватора добре узгоджуються, що спрощує механічні передачі.

Мал. Парова екскаватор.

б). Екскаватори з двигунами внутрішнього згоряння – найпоширеніший тип. Екскаватор має власний двигун, найчастіше дизельний. Це забезпечує автономність роботи. Діапазон потужності двигунів, що встановлюються на сучасні екскаватори, дуже широкий (див. розмірні групи).

Моментно-швидкісні характеристики двигуна внутрішнього згоряння та робочого обладнання екскаватора не узгоджені. Це потребує застосування на механічних екскаваторах узгоджувальних передач (редукторів, гідротрансформаторів). У гідравлічних екскаваторів узгодження забезпечується гідравлічними передачами.

в). Електричні екскаватори - для приводу робочого обладнання використовуються електричні двигуни, які отримують енергію від зовнішньої мережі або власного дизель-електричного агрегату. Електричний привід із живленням від зовнішньої мережі застосовується для кар'єрних екскаваторів. Такі екскаватори економічні та не забруднюють атмосферу кар'єру. Електричний привід із живленням від власного дизель-електричного агрегату застосовується у плавучих екскаваторах.

г). Екскаватори, які працюють у вибухонебезпечному середовищі (у шахтах), первинного двигуна не мають. Їхнє гідравлічне обладнання живиться рідиною високого тиску від зовнішньої олії.

За типом механічних передач (приводів робочого обладнання):

а). З груповим механічним канатним приводом (механічні);

Лебідки механічного екскаватора.

Тягове зусилля до робочих органів передається за допомогою канатів (або ланцюгів), що рухаються лебідками. Привід лебідок здійснюється від двигуна екскаватора у вигляді механічних передач (зубчастих, ланцюгових, фрикційних, черв'ячних).

Універсальний екскаватор з механічним приводом обладнується трибарабанною лебідкою. Стріловий барабан лебідки використовується для приводу (підйому та опускання) стріли. Підйомний барабан використовується для підйому ковша (або повернення ручки під час роботи зворотною лопатою). Тяговий барабан використовується для підтягування ковша до екскаватора (при роботі драглайном, зворотною лопатою). Працюючи прямий лопатою тяговий барабан пов'язані з механізмом напору рукояті.

Механічний канатний привод широко застосовувався на екскаваторах у минулому. У сучасних моделях його застосування скорочується з наступних причин:

Екскаватори з механічним канатним приводом мають складну конструкцію і містять велику кількість виробів, що швидко зношуються (накладки фрикціонів, стрічки гальм, канати).

Канатний привід забезпечує обмежену кількість незалежних переміщень елементів робочого обладнання;

Канатний привід технічно складно зробити автоматизованим;

Канатний привід не забезпечує повну фіксацію елементів робочого обладнання в заданому положенні.

На сучасних моделях канатний механічний привід застосовується тільки для драглайнаабо грейфер.

Мал. Лебідки механічного екскаватора

б). З індивідуальним електричним приводом лебідок (електромеханічні);

Тягове зусилля до робочих органів передається за допомогою канатів (або ланцюгів), що рухаються лебідками. Привід кожної лебідки та допоміжних механізмів здійснюється індивідуальним електричним двигуном. Такий привід застосовується на важких кар'єрних (у тому числі крокуючих) і промислових екскаваторах.

в). З гідравлічним приводом;

В екскаваторах з гідравлічним приводом (гідравлічні екскаватори) зусилля на елементах робочого обладнання створюється гідроциліндрами та гідродвигунами. Двигун екскаватора обертає гідравлічний насос, що створює тиск робочої рідини в напірній магістралі гідросистеми. Через систему гідророзподільників порожнини гідроциліндрів (гідродвигунів) з'єднуються з робочою або зливною магістралями гідросистеми, що забезпечує переміщення робочого обладнання. У нейтральному положенні (при замкнених порожнинах гідроциліндрів) положення робочого обладнання фіксується. Для транспортування екскаватора за допомогою буксира передбачена можливість переведення гідроциліндра стріли та гідромотора механізму повороту в нейтральний транспортний (плаваючий) режим.

Індексація.

Стуктура індексу одноковшових універсальних екскаваторів.

У чисельнику вказано масу екскаваторів, навісних на тракторі.

Технічні характеристики.

Таблиця 1

Основні характеристики одноковшових універсальних екскаваторів 2-4 розмірних груп

Пристрій. Екскаватор може бути різного конструктивного виконання залежно від призначення.

Робоче обладнання– це вузли машини, за допомогою яких екскаватор безпосередньо копає ґрунт (ківш, стріла, рукоять із системою їх приводу). У цих випадках також відіграє певну роль тип ходової частини машин: чи екскаватор забезпечений гусеничним ходом або має він пневмоколісну ходову частину, що дозволяє швидко переміщати машину з об'єкта на об'єкт. Також важливою є можливість повороту робочого обладнання або, іншими словами, наявність у них поворотної платформи, яка створює широкі можливості для вивантаження ґрунту та інших робіт. Відповідно особливості конкретних видів земляних робіт, які необхідно виконати екскаватору, застосування екскаваторів з певним робочим обладнанням, ходовою частиною та типом його приводу.

Рис. Робоче обладнання екскаватора - зворотна лопата:

1 - Поворотна рама; 2 - Кабіна машиніста; 3 і 4 - нижня основна та верхня подовжує частини стріли; 5 і 6 - гідроциліндри рукояті та ковша; 7 – рукоятка ; 8 - важіль ковша; 9 - Ківш; 10 - Потяг; 11 - Гідроциліндр стріли; 12 - стріла;

Рис.б. Робоче обладнання екскаватора – пряма лопата:

1 - стріла; 2 - рукоятка; 3 - Потяг; 4 - Зуб ковша; 5 - Ківш; 6 - Петля днища ковша; 7 -10 - гідроциліндри; I- II- Положення ковша прикопання.

Д о п о л н і т е л ь н о

Робоче обладнання одноковшового екскаватора.

Робоче обладнання одноковшових екскаваторів – сукупність робочого обладнання одноковшового екскаватора.

Базова машина одноковшового екскаватора забезпечує функціонування різного робочого устаткування. Останнє може виконуватись змінним. Робоче устаткування копання грунту називають основним, а робоче устаткування виконання інших операцій - додатковим.

Основне робоче устаткування.

а). Пряма лопата

Мал. Схема робочого циклу гідравлічного екскаватора із прямою лопатою.

Мал. Кар'єрний екскаватор із прямою лопатою та канатним приводом.

Пряма лопата- основне робоче обладнання для розробки (копання) ґрунту вище за рівень стоянки екскаватора. Ківш прямої лопати закріплений на рукояті. Рукоятку у свою чергу шарніроно закріплено на стрілі. Стріла шарнірно закріплена на поворотній платформі машини. У гідравлічних екскаваторів ківш на рукояті закріплений рухомо - розвантаження ковша забезпечується його перекиданням за допомогою гідроциліндра. У механічних екскаваторів положення ковша щодо рукояті в процесі роботи не змінюється – розвантаження ковша виконується при відкритті його днища. Копають ґрунт у напрямку від екскаватора. Пряма лопата забезпечує найбільше зусилля копання та найбільшу продуктивність (за рахунок мінімальної кількості операцій в одному циклі копання). Застосовується для видобутку корисних копалин та вантажних робіт.

Робочий цикл екскаватора з прямою лопатою складається з наступних операцій:

Поворот платформи – після закінчення завантаження ковша виконується поворот платформи з робочим обладнанням екскаватора. Ківш переміщається до місця розвантаження. Його положення щодо поворотної платформи машини не змінюється.

Підйом стріли - перед розвантаженням ковша виконуєте підйом стріли екскаватора для збільшення навантажувальної висоти.

Розвантаження ковша - на гідравлічних екскаваторах здійснюється поворотом ковша щодо рукояті (перекиданням). На механічних екскаваторах виконується відкриття днища ковша.

б). Зворотня лопата

Мал. Схема роботи гідравлічного екскаватора зі зворотною лопатою

Зворотня лопата- основне робоче обладнання для розробки (копання) ґрунту нижче рівня стоянки екскаватора. Застосовується при копанні котлованів, траншей, при плануванні укосів та відсипанні насипів. Може застосовуватись для вантажних робіт. При роботі зворотною лопатою ґрунт копають у напрямку до екскаватора. Гідравлічні екскаватори зі зворотною лопатою можуть розробляти грунт і вище за рівень своєї стоянки, правда з меншою ефективністю ніж пряма лопата.

Залежно від типу застосовуваних приводів робочий цикл зворотної лопати різняться.

Для гідравлічних екскаваторів з незалежним приводом стріли, ковша та рукояті:

а). Заглиблення стріли в котлован із одночасним позиціонуванням рукояті;

в). Виглиблення стріли з одночасним розворотом рукояті та поворотом ковша для запобігання висипанню ґрунту.

д). Розвантаження ковша його поворотом щодо рукояті.

Для механічних екскаваторів з двоканатним приводом рукояті, залежним положенням стріли та фіксованим положенням ковша:

а). Заглиблення стріли та рукояті в котлован (виконується розгальмовування підйомного каната);

в). Виглиблення стріли та рукояті з котловану (виконується натягом підйомного каната при натягнутому та загальмованому тяговому канаті);

г). Поворот платформи із робочим обладнанням;

д). Розвантажує ковш поворотом рукояті щодо стріли в напрямку від екскаватора (виконується натягом підйомного каната при одночасному розмотуванні тягового каната).

Зворотна лопата є найуніверсальнішим робочим обладнанням. Забезпечує високу точність позиціонування ковша як щодо ґрунту, так і щодо транспортного засобу, в який проводиться навантаження ґрунту.

У). Екскаватори із ротатором ковша.

Ряд моделей екскаваторів, наприклад, UDS-114 (виробництва Чехословаччини), оснащується пристроєм перевороту ковша (ротатором), що дозволяє оперативно переходити з режиму прямої лопати в режим зворотної лопати.

г). Планувальник укосів.

Різновид зворотної лопати, призначеної для планування укосів у дорожньому, меліоративному та ландшафтному будівництві. Планувальник укосів забезпечує переміщення ріжучої кромки ковша щодо ґрунту по прямій, спрямованій під заданим кутом до горизонту. Для цього на гідравлічний екскаватор встановлюється система автоматизованого керування (гідравлічна або електронна), що забезпечує узгоджений рух стріли, рукояті та ковша. Як планувальник укосів знайшли застосування екскаватори з телескопічною стрілою.

Струг також використовується для планувальних робіт. Встановлюється на механічні екскаватори. Являє собою стрілу, за якою канатом переміщається візок, із закріпленим на ньому ковшем. Кут планування визначається кутом нахилу стріли. Накреслення копання стругом можна змінювати перестановкою ковша щодо візка.

Е). Драглайн.

Драглайн – робоче обладнання з ковшем, гнучко підвішеним на канатах. Застосовується для розробки ґрунту нижче рівня стоянки екскаватора. Грунт копають у напрямку екскаватора. Застосовується для розробки котлованів, відсипання насипів, видобутку корисних копалин, днопоглиблювальних робіт на водоймах.

Драглайн має найбільші радіус та глибину копання, а також найбільшу вантажну висоту в порівнянні з іншими типами робочого обладнання.

Для роботи з драглайном гідравлічного екскаватора на нього встановлюють двобарабанну головну лебідку із приводом від гідросистеми.

Переобладнання базової машини механічного екскаватора під час роботи драглайном не потрібно.

Ж). Грейфер.

Грейфер використовується для розробки вузьких глибоких котлованів (колодязь), виконання вантажно-розвантажувальних робіт. Грейфери можуть обладнатися як гідравлічні, так і механічні екскаватори.

У гідравлічних екскаваторів грейфер закріплюється на рукояті замість ковша та має гідравлічний привід щелеп. Грейфер може закріплюватися і на напірній штанзі, що забезпечує його заглиблення в котлован на 6 метрів (для екскаваторів, що випускаються в СНД) та більше. Напірна штанга є телескопічною стрілою, що монтується на екскаватор замість рукояті.

У механічних екскаваторів грейфер підвішується на канатах.

Мал. Двощелепний грейфер

Мал. Екскаватор із грейфером

З). Додаткове робоче обладнання:

Розпушувач;

Мал. Екскаватор KOMATSU з розпушувачем

Змінне робоче обладнання призначене для розпушування твердого (мерзлого) ґрунту, руйнування будівельних конструкцій, асфальто-бетонного покриття.

Розпушувач для механічних екскаваторів являє собою монолітний сталевий вантаж, нижня частина якого виконана клиноподібною або пікоподібною. Підвішується на канаті. При роботі розпушувач піднімається рахунок натягу каната на висоту близько 3-6 метрів і вільно падає на грунт (при розгальмованому канаті). Маса клинового розпушувача залежно від розмірної групи екскаватора становить 0,5 – 6 т.

На гідравлічних екскаваторах встановлюється молот-розпушувач з гідравлічним приводом. Принцип його дії аналогічний до відбійного молотка. Монтується замість ковша.

Як розпушувач може застосовуватися дизель-молот, що монтується на стрілі екскаватора.

Палевий копер;

Мал. Екскаватор зі пальовим копром

Підйомний кран;

У зв'язку з тим, що базова машина екскаватора та підйомного крана мають подібну конструкцію – ряд моделей екскаваторів може комплектуватися крановим обладнанням. Так як швидкість вертикального переміщення вантажу у крана повинна бути в кілька разів менша, ніж швидкість підйому ковша екскаватора, підйомний канат запасають через поліспаст.

Маніпулятор;

Мал. Екскаватор CATERPILAR з маніпулятором здійснює демонтажні роботи за допомогою ножиць для різання залізобетону.

Маніпулятор є захопленням, що монтується замість ковша, що використовується при монтажних і демонтажних роботах. Нині ряд фірм у Росії там випускає спеціальні машини-маніпулятори з урахуванням одноковшовых екскаваторів. Такі машини мають більший, ніж у екскаваторів виліт стріли та складнішу гідравлічну систему, що забезпечує позиціонування захоплення в трьох площинах.

Корчувальник пнів;

Екскаватор із гідравлічною дробаркою;

Екскаватор з гідравлічною дробаркою.

Одноковшові екскаватори можуть використовуватись для корчування пнів. На гідравлічних екскаваторах для цього замість ковша встановлюється щелепне захоплення (див. статтю грейфер). Для корчування захоплення підводять до пня, розводять щелепи, заглиблюють в грунт, під кореневу систему пня. Далі зводять щелепи захоплення і підйомом стріли висмикують пень. Усім цим процесом керує один машиніст.

При корчуванні пнів механічними екскаваторами до тягового та підйомного канатів причіпляється спеціальний якір. Машиніст екскаватора підводить якір до пня, а помічник вручну заглиблює лапу якоря під корінь пня. Після цього здійснюється натяг тягового каната при ослабленому підйомному, при цьому якір зачіпляється за пень. Одночасним натягом двох канатів відбувається виривання пня.

Робота.Одноковшові екскаватори (їх називають іноді екскаваторами циклічної дії) всі операції з копання ґрунту, його переміщення та вивантаження виконують послідовно та циклічно: спочатку заповнюють ківш ґрунтом, потім повертають завантажений ківш, в кінці повороту вивантажують ґрунт із ковша (у відвал чи транспортні засоби) та , нарешті, повертають порожній ківш у початкове положення для завантаження. Далі цей цикл операцій повторюється.

Багатоківшові екскаватори (їх називають також екскаваторами безперервної дії) виконують усі робочі операції з копання, переміщення та вивантаження ґрунту одночасно. Поки частина ковшів чи ножів ріже ґрунт, інші переміщують його, а треті – вивантажують. Працюючи цих машин немає яскраво вираженого циклу робочих операцій, що повторюється.

Однаковшовые екскаватори набули більшого поширення в стро-

тельстві, ніж багатоківшові, у зв'язку з тим, що мають більшу універсальність. Універсальність – це здатність екскаватора виконувати різноманітні земляні роботи, починаючи від спорудження траншей, котлованів, каналів та кінчаючи відсипанням насипів та дамб, а також вести вантажно-розвантажувальні роботи. Звичайно, це екскаватор може виконувати тільки за допомогою різного змінного робочого обладнання.

Робочу зону екскаватора, включаючи місце стоянки транспортних засобів, називають вибоєм , переміщення екскаватора при розробці ґрунту - проходкою . Забої бувають:

Лобовими (при застосуванні зворотної лопати - торцевими),

І бічними.

Проходки бувають:

Поздовжніми,

І поперечними.

Залежно від кількості проходок по висоті виїмки розрізняють одно-, дво- та триярусну розробку ґрунту.

Робочий цикл екскаватора має п'ять основних операцій:

1. набор грунту;

2.переміщення ковша;

3. розвантаження ковша у відвал чи транспортний засіб;

4.зворотний поворот для набору ґрунту;

5. опускання ковша наступного набору грунту.

Для зменшення часу циклу екскаваторники при навантаженні ґрунту в транспортний засіб поєднують четверту та п'яту операції, при відсипанні ґрунту у відвал – другу та третю.

Продуктивність екскаватора та інших землерийних та землерийно-транспортних машин можна підвищити внаслідок таких заходів:

Скорочення циклу екскавації;

Поєднуючи робочі операції;

Зменшуючи кут повороту стріли під час розвантаження;

Розпушуючи ґрунт у період перерв у подачі транспорту тощо;

Збільшення обсягу ґрунту, що розробляється за один цикл;

У разі застосування ковшів підвищеної місткості, повнішого їх заповнення ("з шапкою") тощо;

Збільшення коефіцієнта Кв у процесі скорочення простоїв (своєчасне проведення профілактичних робіт, подання фронту робіт, доставка паливно-мастильних матеріалів та ін.).

Виробництво робіт екскаваторами.

Мал. Схемі вибоїв екскаватора з прямою лопатою:

а- Лобовий забій; б -бічний забій.

Мал. Схема для розрахунків розмірів вибою екскаватора з прямою лопатою:

Про- точка стояння екскаватоа для розробки елемента вибою; Про 1 - стоянка екскаватора після переміщення на величину l n /

Таблиця 2

Схеми розміщення поздовжніх проходок у виїмці:

а –променеподібна; б -паралельна; в –комбінована (ламана);

1 – піонерна траншея; 2, 3, 4, 5, 6, 7 - Проходки.

Мал. Розбивка поперечного перерізу виїмки на проходки:

1 – вісь руху екскаватора; 2 – вісь руху транспортних засобів.

екскаваторомназивається землерийна машина, призначена для розробки (копання та переміщення) ґрунту, легких гірських порід у масиві або скельних у роздробленому стані.

Екскаватори застосовуються для виконання більше половини земляних робіт при будівництві промислових та цивільних будівель та споруд, автомобільних та залізниць, аеродромів, гідротехнічних систем та нафтопроводів, у кар'єрах при видобутку будівельних матеріалів та корисних копалин. З їх допомогою відривають котловани, траншеї, канали, а також розробляють виїмки та насипи та обробляють відкоси та стінки.

У дорожніх військах екскаватори є основною землерийною машиною, застосовуються самостійно та у складі комплектів та комплексів землерийно-транспортних машин для будівництва та відновлення земляного полотна, зведення насипів та спорудження виїмок, при виконанні загороджувальних, кар'єрних та вантажно-розвантажувальних робіт, для інженерного обладнання районів, беруть участь у роботі загонів забезпечення руху.

Робочий процес екскаваторів складається з відділення ґрунту від масиву – копання, транспортування ґрунту до місця розвантаження, розвантаження та повернення робочого органу в положення для нового копання.

Усі екскаватори залежно від часу робочого процесу ділять на великі групи: безперервної дії – многоковшовые; періодичної (циклічної) дії – одноковшові.

Багатоковшові екскаватори обидві операції (копання ґрунту та його переміщення) виконують одночасно; одноковшові – послідовно, перериваючи копання на час переміщення ґрунту. Таким чином, робочий час машини, протягом якого вибирають ґрунт, і продуктивність багатоковшових екскаваторів вища, ніж одноковшових. Застосування багатоковшових екскаваторів обмежено особливістю їхньої конструкції. В основному застосовуються при копанні траншей та видобутку нерудних матеріалів у кар'єрах з однорідними ґрунтами без кам'яних включень.

Одноковшові екскаватори є універсальними і мають ширшу сферу застосування:

застосовуються розробки ґрунтів як вище, і нижче рівня майданчика установки екскаваторів;

використовуються для земляних, вантажно-розвантажувальних та інших видів робіт, навіщо комплектуються кількома видами змінного робочого устаткування;

застосовуються для розробки ґрунтів І-ІІ категорії без попереднього розпушування вибою, ґрунтів ІІІ-ІV категорії, у тому числі мерзлих і скельних ґрунтів, з попереднім розпушуванням вибою вибухом або за допомогою розпушувачів;

використовуються в стиснених умовах, при розробці ґрунту під водою, вивантажуючи його в транспортні засоби або у відвал.

Промисловість виготовляє різні типи екскаваторів, які класифікуються за способом переміщення, типом застосовуваного основного двигуна, приводом механізмів, типом силових передач, типом системи управління, конструкції ходового пристрою, кутом повороту поворотної платформи, конструкції виконання робочого обладнання.

За способом переміщенняекскаватори бувають сухопутними та плавучими. Сухопутні екскаватори діляться на самохідні та тягачом, що переміщуються на буксирі або причепі, як без розбирання, так і з демонтажем окремих елементів.

За типом застосовуваного основного (первинного) двигунасучасні екскаватори випускаються із дизельними чи електричними двигунами. Дизельні двигуни використовуються на екскаваторах, які часто доводиться переміщати з місця на місце (на будівництві автомобільних і залізниць, будівництві нафтопроводів і т. д.). Електричні двигуни використовуються на екскаваторах, які постійно працюють в одному місці (наприклад, у кар'єрах). Вони простіші і дешевші в експлуатації.

Щодо механізміврозрізняють екскаватори одномоторні, у яких усі робочі механізми запускаються одним або декількома двигунами, що працюють на один вал, та багатомоторні, у яких кожен робочий механізм приводиться в дію окремим (індивідуальним) двигуном.

За типом силових передачРухи від двигуна до робочих механізмів будівельні екскаватори діляться на механічні, гідравлічні та електричні.

У механічних екскаваторів рух передається безпосередньо від первинного двигуна всім механізмам з допомогою валів, шестерень, черв'ячних пар, ланцюгових та інших механічних передач (механічна трансмісія).

У гідравлічних екскаваторів роль трансмісії виконують гідронасос (один або кілька), трубопроводи та гідродвигуни (гідромотори або гідроциліндри).

Електричний тип силової передачі відрізняється від гідровлічного типу видом силових механізмів - електрогенератор, силові електромережі, електродвигун (один чи кілька).

За типом системи управліннярозрізняють екскаватори з важільно-механічним, пневматичним, гідравлічним, електричним та комбінованим (електропневматичним, електрогідравлічним) керуванням. Важельно-механічне керування через велику кількість недоліків на більшості машин замінено пневматичним або гідравлічним. Пневматичне керування встановлюють на машинах з одномоторним приводом та механічною трансмісією. Гідравлічне та електричне керування використовують при відповідних видах приводу.

За конструкцією ходового пристрою сухопутні екскаватори поділяються на гусеничні, пневмоколісні, крокуючі (останні застосовують тільки в одноковшових екскаваторах).

Ходовий пристрій сприймає та передає на основу (грунт) навантаження від маси машини та навантаження, що виникають при роботі, а також забезпечує пересування екскаватора.

Ходове влаштування екскаваторів буває наступних типів: Г– гусеничне з мінімально допустимою опорною поверхнею гусениць; ГУ– гусеничне (поширене) із збільшеною опорною поверхнею гусениць, призначене для роботи на ґрунтах із низькою несучою здатністю; П- пневмоколісне, що дозволяє збільшити мобільність екскаватора, полегшити та прискорити його перекидання власним ходом з одного об'єкта на інший; СШ– спеціальне шасі автомобільного типу, що відрізняється від типу Птим, що крім двигуна, встановленого на поворотній частині екскаватора, на шасі встановлений потужніший двигун, що забезпечує пересування екскаватора з великою швидкістю; ходовий пристрій типу СШмає міцну та низьку спеціальну раму, що відрізняється за конструкцією від рами шасі вантажного автомобіля; А- шасі вантажного автомобіля; Тр- Тракторне (зазвичай використовуються пневмоколісні трактори); Пр- Причіпне.

Залежно від кута повороту поворотної платформи у горизонтальній площині екскаватори називають повноповоротними або неповноповоротними.

Поворотна частина екскаватора може обертатися навколо вертикальної осі на необмежений кут. У машин цього на поворотній платформі встановлені двигун і основні робочі механізми, і навіть зміцнено робоче устаткування.

Неповноповоротними виготовляють лише невеликі екскаватори з урахуванням тракторів. У цих екскаваторів відсутня поворотна платформа, а робоче обладнання укріплене за допомогою поворотної колонки безпосередньо на ходовому пристрої, щодо якого обертається на обмежений кут (180-270 0).

Залежно від конструктивного виконання робочого обладнанняодноковшові екскаватори бувають з гнучкою, жорсткою підвіскою та телескопічною стрілою.

Стріла, а іноді й робочий орган (наприклад, ківш) у екскаваторів з гнучкою підвіскою підвішені на канатах, якими приводяться в дію. Стріла та інші елементи робочого обладнання екскаватора з твердою підвіскою з'єднані шарнірно один з одним і приводяться в дію гідроциліндрами. До екскаваторів з телескопічною стрілою відносяться екскаватори, у яких робочий процес супроводжується висуванням та втягуванням стріли.

Крім перелічених ознак класифікації екскаватори відрізняються один від одного конструкцією, призначенням, розмірами та потужністю. Одноківшеві екскаватори залежно від призначення чи роду виконуваної роботи поділяються на будівельні, кар'єрні, розкривні, спеціальні.

Будівельніекскаватори з ковшами місткістю до 4 м3 призначаються для виконання земляних та вантажно-розвантажувальних робіт.

Кар'єрніекскаватори призначаються до роботи у рудних, вугільних та інших кар'єрах.

Розкривніекскаватори з прямою лопатою та крокуючі драглайни з ковшами місткістю 25-160 м 3 застосовуються на відкритих гірських розробках та великих будівельних об'єктах (кар'єрах) для видалення розтину у відвал.

Спеціальніекскаватори (тунельні, торф'яні тощо) призначені для використання в певних специфічних умовах.

Індексація (маркування) одноковшових екскаваторів, що діє в нашій країні, відображає їх основну характеристику. Індексація екскаваторів ґрунтується на розмірній групі машин.

Стійкість машин та можливість ефективного використання ковшів різних ємностей на відповідному вильоті стріли, глибині чи висоті копання визначає розмірну групу екскаваторів.

Ємності ковшів наведено для орієнтування, т.к. вони для даного екскаватора можуть відрізнятися в два і більше разів, залежно від категорії грунту, що розробляється.

Система індексації одноковшових універсальних екскаваторів передбачає наступну структуру індексу (рис. 6.1). Індекс екскаватора складається з буквених та цифрових груп.

Літерна група «ЕО» означає екскаватор одноковшовий. У екскаваторів військового призначення в лівій буквеній частині індексу є буква В (ЕОВ - екскаватор одноковшовий військовий).

Цифрова група означає (за порядком їхнього розташування): розмірну групу; тип ходового устрою; виконання робочого устаткування; порядковий номер моделі.

Літери (А, Б, …) після цифр позначають чергову модернізацію цієї моделі, а також її спеціальне кліматичне виконання (ХЛ – північне; Т – тропічне; ТБ – для вологих тропіків).

Наприклад, індекс ЕО-4125ХЛ позначають екскаватор одноковшовий, повноповоротний, універсальний, IV розмірної групи (місткість основного ковша 0,65 м 3), на гусеничному ходу, з жорсткою підвіскою робочого обладнання (гідравлічний), 5-ї моделі, північного виконання.

Поряд із розглянутою може зустрічатися індексація, що включає буквене позначення типу неповоротної частини та цифрову групу, що позначає масу екскаватора. Наприклад, індексом ЕК-17 позначають однокаваний екскаватор на пневмоколісному ходу масою 17 тонн.

Класифікація екскаваторів

Екскаваторами називаються землерийні машини, призначені для копання та переміщення ґрунту. Всі екскаватори ділять на дві великі групи: безперервної дії – багатоковшові та періодичної (циклічної) дії – одноковшові.

Екскаватори безперервної дії обидві операції - копання ґрунту та його переміщення - виконують одночасно; екскаватори періодичної дії виконують ці операції послідовно, перериваючи копання на час переміщення ґрунту. Таким чином, робочий час машини, протягом якого вибирають ґрунт, більше у екскаваторів безперервної дії та продуктивність їх вища, ніж продуктивність екскаваторів періодичної дії. Незважаючи на це, ширше поширені одноковшові екскаватори, перевага яких полягає в їхній універсальності, тобто можливості застосування як на земляних, так і на вантажно-розвантажувальних роботах та в будь-яких найважчих, у тому числі скельних (з попереднім підриванням), ґрунтах . Багатоківшові екскаватори використовують в основному при копанні траншей і видобутку нерудних матеріалів у кар'єрах в однорідних ґрунтах, що не мають кам'яних включень.

Як одноковшові, так і багатоковшові екскаватори бувають сухопутними та плавучими.

Сухопутні екскаватори мають гусеничне, пневмоколісне та крокуюче (останнє застосовують тільки в одноковшових екскаваторах) ходове обладнання.

Механізми екскаватора рухаються дизелями, карбюраторними, паровими або електричними двигунами. Переважна більшість сучасних екскаваторів обладнана дизелями та електричними двигунами як найбільш економічні. Рідше застосовують карбюраторні двигуни.

Вибір двигуна визначається умовами, в яких працюватиме екскаватор. Так, на екскаваторах, що працюють на будівництві залізниць та шосейних доріг, тобто там, де машину потрібно порівняно часто перевозити з місця на місце, використовують дизелі. На екскаваторах, що постійно працюють в тому самому місці, наприклад в кар'єрах з видобутку нерудних матеріалів на вугільних розрізах і т. п., вигідно застосовувати електродвигуни, так як електрика - найдешевший вид енергії. Крім того, спрощується обслуговування та відпадає необхідність у постійному постачанні машини паливом.

Тому на екскаваторах із ковшами ємністю до 3 м3 частіше встановлюють дизелі, а на екскаваторах більшої потужності – електричні двигуни.

Якщо всі механізми екскаватора рухаються від одного двигуна, такий привід називається одномоторним. Якщо в екскаваторі кожен механізм (або деякі з механізмів) рухається окремим двигуном (зазвичай електричним), такий привід називається багатомоторним.

У СРСР одноковшові екскаватори з одномоторним приводом виготовляли з ковшами ємністю до 2,5-3 м3, там - до 4-4,5 м3. В даний час готують до виробництва екскаватори.

з дизель-електричним багатомоторним приводом, на яких встановлюють ковші ємністю 16 м3 (Е-1602). Крім того, почалося виробництво екскаваторів з багатомоторним гідравлічним приводом, де застосовують ковші ємністю 0,25 м3 (Е-2513 та Е-2514), та готується виробництво гідравлічних екскаватороз з ковшем ємністю 0,4-0,5 м3.

Поширення багатомоторного приводу зокрема пояснюється тим, що механізми екскаватора виконують у вигляді окремих агрегатів, які легко можуть бути встановлені під час збирання машин та замінені під час їх ремонту (при агрегатному методі ремонту). Крім того, така конструкція дозволяє застосовувати на різних машинах однакові або майже однакові (уніфіковані) вузли, що дасть можливість налагодити великосерійне спеціалізоване виробництво їх та зменшити номенклатуру запасних частин.

Для передачі руху від двигуна до робочих механізмів використовують такі види приводу:
– механічний, коли рух передається за допомогою валів, шестерень, черв'ячної пари, ланцюгових передач;
– гідравлічний об'ємний, де роль приводу виконують гідронасос (один або декілька), маслопроводи та гідромотори (або гідроциліндри);
– у маслопроводах циркулює рідина, що передає енергію від насосів до гідромоторів (або гідроциліндрів), що приводять робочі механізми в рух; цей спосіб заснований на властивості рідини не стискати;
– гідродинамічний, де для передачі енергії використовують тур-бомуфти чи турботрансформатори; його застосовують зазвичай у поєднанні з механічним для плавної роботи механізмів та автоматичного регулювання швидкості руху в залежності від величини навантаження (зі збільшенням навантаження швидкість руху робочих механізмів зменшується і навпаки);
- Електричний, застосовуваний на екскаваторах з багатомоторним приводом у поєднанні з механічним; цей привід дає можливість машиністу за бажанням регулювати швидкість руху механізмів екскаватора, автоматично змінювати швидкість залежно від навантажень, а також поєднувати робочі рухи;
- Змішаний, що складається з приводів двох видів, наприклад механічного та електричного.

Механічний привід найбільш поширений, тому його наявність на екскаваторі ніяк не обумовлюється в назві машини, а зазвичай вказується тільки тип двигуна, наприклад дизельний одноковшовий екскаватор з ковшем ємністю 0,5 м3. Якщо ж застосовують привід іншого виду, це вказують у назві екскаватора, наприклад дизель-електричний екскаватор, тобто екскаватор з дизельним силовим обладнанням і електричним приводом.

Все сказане відноситься як до екскаваторів періодичної дії (одноковшових), так і до екскаваторів безперервної дії (багатоковшових).

Таким чином, екскаватори розрізняють:
1) за способом переміщення (плавучі та сухопутні);
2) за типом силового обладнання (з» дизелем, карбюраторним, електричним або паровим двигуном);
3) за кількістю двигунів (одномоторні, багатомоторні);
4) на вигляд приводу (механічні, гідравлічні об'ємні, гідродинамічні, електричні, змішані);
5) за типом ходового обладнання сухопутних екскаваторів (гусеничні, пневмоколісні).

Крім перерахованих ознак класифікації, кожна з груп екскаваторів відрізняється дрібнішими ознаками - розмірами, потужністю, призначенням.

Одноківшові екскаватори ділять за призначенням на три основні групи: - будівельні, з ковшами ємністю до 3 м3, призначені для земляних та вантажно-розвантажувальних робіт у будівництві;
– кар'єрні, з ковшами ємністю від 2 до 8 м3, призначені для роботи в кар'єрах на розробці рудних та вугільних родовищ, а також скельних порід;
– розкривні, з ковшами ємністю понад 6 м3, призначені для розробки верхніх шарів порід (розкриви), що покривають пласти корисних копалин (вугілля, руди).

Розкривні екскаватори відрізняються подовженим робочим обладнанням, що дає можливість відвалювати ґрунт на велику відстань від місця виробітку. До цієї групи машин відносяться також і потужні крокуючі екскаватори - драглайни, що використовуються на гірських роботах для перекидання верхніх шарів порід у вироблений простір, а також великих гідротехнічних будівництвах.

Одноковшові екскаватори слід розрізняти щодо використання їх із різними видами робочого обладнання.

Універсальними екскаваторами називаються машини, що мають щонайменше чотири види змінного робочого обладнання. Будівельні екскаватори зазвичай випускають універсальними, причому один вид робочого обладнання може бути замінений іншим у процесі експлуатації.

Спеціальними називають екскаватори, що мають тільки чин вид робочого обладнання. Їх, як правило, випускають з ковшами ємністю понад 6 м3, проте спеціальними можуть бути екскаватори з ковшами меншої ємності (наприклад, підземні).

У цій книзі описані одноковшові будівельні сухопутні екскаватори, що випускаються вітчизняною промисловістю, повноповоротні та неповноповоротні.

Мал. 1. Схема одноковшового екскаватора:
1 - ходове обладнання; 2 - поворотна платформа,

Екскаватором називається машина, що служить для механічного видобутку нетвердих або подрібнених гірських порід (рис. 2).

Поряд з відділенням частини породи від масиву, екскаватор переміщає видобуту породу на деяку відстань до транспорту, або до відвалу, якщо порода, що видобувається, скидається у відвал на місці (при копанні котлованів, при заготівлі глини в конусі або гряди).

Будівництво першого одноковшового екскаватора належить до 1836 року. Дещо пізніше, в 1860 році, був сконструйований багатоковшовий екскаватор.

У дореволюційній Росії перший одноковшовий екскаватор з'явився набагато пізніше - в 1900 році. Незначна кількість таких екскаваторів була випущена на розробку піщаних кар'єрів залізничного відомства. Багатоковшеві екскаватори в той період у нас зовсім не виготовлялися.

У Радянському Союзі екскаваторобудування набуло потужного розвитку.

За способом дії та розташування робочого снаряда екскаватори діляться на такі основні класи: одноковшові, кабельні, багатоковшові.

За способом пересування в робочому стані вони поділяються на екскаватори з рейковим та гусеничним ходом.

За останні роки промисловість важкого машинобудування почала випускати надпотужні одноковшові екскаватори, що переміщаються в робочому стані за допомогою крокуючого механізму.

Багатоківшові екскаватори будуються також і плавучими (так звані землечерпалки) для робіт з поглиблення річок, каналів та інших водойм. Одним із різновидів таких землечерпалок є драги, що застосовуються в золотодобувній промисловості.

Мал. 2. Одноківшовий екскаватор на гусеничному ходу.

Екскаватори приводяться в дію електромоторами постійного або змінного струму, паровими машинами або двигунами внутрішнього згоряння.

Доатегорія: - Експлуатація екскаваторів

Основною за популярністю машиною, що використовується на будівельних майданчиках для виробництва земляних робіт, перевантаження сипких і шматкових матеріалів та виконання інших робіт, залежно від встановленого додаткового обладнання, поза сумнівом, є екскаватор. Простота, надійність і вражаюча універсальність дозволяють йому грати чільну роль практично на будь-якому будівництві.

Перші екскаватори були побудовані Росії ще на початку дев'яностих років 19 століття, на колишньому Путилівському заводі. До 1917 р. було випущено близько 50 машин, їх близько 40 залізничних одноковшовых екскаваторів і 10 - многоковшовых. При організації серійного випуску екскаваторів було визнано доцільним встановити низку стандартів, що включають класифікацію та параметри машин. Перший такий стандарт (на одноковшові екскаватори) з'явився у 1933 році і після корінної переробки було затверджено у формі стандарту ГОСТ 518-41.

Екскаваторами називаються землерийні машини, призначені для копання та переміщення ґрунту, що є основним типом землерийних вантажно-розвантажувальних машин.

Багатоковшові екскаватори обидві операції - копання ґрунту та його переміщення - виконують одночасно; одноковшові ці операції виконують послідовно, перериваючи копання на час переміщення ґрунту. Таким чином, робочий час машини, протягом якого вибирають ґрунт, і продуктивність багатоковшових екскаваторів вища, ніж одноковшових. Попри це, одноковшовые екскаватори поширені ширше внаслідок їхньої універсальності, тобто. можливості застосовувати їх як на земляних, так і на вантажно-розвантажувальних роботах у найважчих, у тому числі скельних (з попереднім підриванням), ґрунтах.

Класифікація одноковшових екскаваторів

Існують три основні групи:

будівельно-універсальні – з ковшами ємністю до 3 м3, призначені для виробництва земляних робіт;

кар'єрні – з ковшами ємністю від 2 до 8 м3, призначені для роботи в кар'єрах на розробці рудних та вугільних родовищ;

розкривні - з ковшами ємністю понад 6 м3, призначені для розробки верхніх шарів порід (розкриви).

Одноковшові екскаватори розрізняють використання їх з різними видами робочого устаткування.

Універсальні екскаватори призначені для роботи з різними видами змінного обладнання; прямою та зворотною лопатою, драглайном, крановою стрілою з гаковою підвіскою або грейфером, копром для забивання паль і т.д.

Напівуніверсальні екскаватори, крім основного робочого обладнання, мають один або два види додаткового змінного обладнання (пряму лопату, зворотну лопату, драглайн).

Спеціальні потужні екскаватори мають лише один вид обладнання, наприклад, пряму лопату.

Одноковшовим універсальним екскаватором називається машина циклічної дії, призначена для виїмки та переміщення ґрунтів та інших матеріалів за допомогою одного з видів робочого обладнання з одним ківшем, та для виконання навантажувальних свабільних та інших робіт іншими видами змінного робочого обладнання.

Робочий цикл цього поширеного класу екскаваторів складається з:

операцій різання (копання) ґрунту (з одночасним заповненням ковша),

переміщення заповненого ковша до місця розвантаження,

вивантаження ґрунту з ковша та повернення ковша в забій.

Тривалість робочого циклу в залежності від потужності та типу екскаватора та умов роботи коливається від 12 до 80 сек. Продуктивність одноковшового екскаватора на 1 м3 ємності ковша в залежності від умов роботи становить від 100 до 350 тис. м3 на рік, або 80-180 м3/год. Одноковшові екскаватори використовуються для розробки будь-яких, у тому числі найміцніших і неоднорідних, ґрунтів із великими твердими включеннями. Для більш м'яких грунтах одноковшовые екскаватори можуть забезпечуватися ковшами збільшеної ємності. Скельні породи та мерзлі ґрунти перед розробкою одноковшовим екскаватором розпушують (зазвичай вибухом)

За родом ходового обладнання розрізняють гусеничні, колісні, що крокують, на ж. - д. ходу, плавучі, колісно-гусеничні одноковшові екскаватори.

За типом приводу - з одним двигуном та зі змішаним та індивідуальними приводами всіх робочих механізмів.

За родом силової установки - з приводом від двигуна внутрішнього згоряння (дизельні, рідко карбюраторні та газогенераторні), електричні, гідравлічні, пневматичні та комбіновані.

По виду управління - з ручним, гідравлічним, пневматичним, електричним та змішаним.

По виду робочого обладнання екскаватори поділяються на одноковшові з жорстким шарнірно-ковзним зв'язком ковша зі стрілою (пряма лопата), з жорстким шарнірним зв'язком ковша зі стрілою (зворотна лопата), з гнучким зв'язком ковша зі стрілою (драглайн, грейфер та ін.

Найбільш поширене обладнання прямої лопати; їм оснащуються екскаватори будь-якої потужності із ковшами ємністю до 153 м3. Екскаватори з обладнанням прямої лопати та з розвантаженням у транспортні засоби або відвал доцільно застосовувати при розробці родовищ корисних копалин і для копання котлованів, переважно у міцних, кам'янистих та скельних породах та ґрунтах, а також у стійких ґрунтах порівн. фортеці. Обладнання зворотної лопати використовується для копання вузьких траншів (шириною 0,7 - 1,5 м і глибиною до 8 м), особливо з вертикальними стінками для прокладання мереж каналізації, нафтопроводів, улаштування фундаментів у міцних і кам'янистих ґрунтах, а також спорудження невеликих котлованів.

Робоче обладнання екскаватора-драглайна складається зі стріли та ковша, підвішеного до стріли за допомогою підйомного та тягового канатів. Виїмку ґрунту драглайн робить, як правило, нижче за рівень установки екскаватора; ковші застосовуються різної ємності - в скельних попередньо розпушених породах допускається робота драглайна при ємності ковша понад 10 м3. Тривалість циклу зазвичай на 10-20 більша, ніж при роботі екскаватора з обладнанням прямої лопати. З обладнанням драглайну працює до 40 одноківшових екскаваторів. Драглайни, що мають т.з. крокуючий хід, отримали назву крокуючих драглайнів. Устаткування грейфера застосовується для вантажних робіт, копання котлованів з вертикальними стінами, для робіт під водою. Обладнання струга пристосоване для планувальних робіт, видалення дорожнього одягу тощо. Окремі моделі екскаваторів, призначені в основному для будівництва (з ковшами ємністю до 5 м3), постачають різним змінним обладнанням не тільки для земляних, але і для монтажних, підйомно-транспортних, вантажно-розвантажувальних, пальових та бурових робіт, валки лісу та корчування пнів. і т.п. Такі екскаватори зазвичай називаються універсальними, тому що вони застосовні у багатьох видах земляних та будівельних робіт. Якщо кількість одиниць змінного обладнання не перевищує трьох (наприклад, лопата, драглайн, кран), екскаватор називається напівуніверсальним.

Набувають широкого поширення екскаватори з гідроприводом, т.з. гідроекскаватори, у яких усі види робочих органів шарнірно пов'язані з поворотною платформою і переміщаються за допомогою гідроциліндрів, що рухаються насосами високого тиску (10 - 40 МПа). У цьому випадку передачі обертання (привод повороту, ходу) зазвичай застосовують гідравлічні двигуни. Цей вид одноковшових екскаваторів виготовляється з ковшами малої (до 1,8 м3), середньої (2-3 м3) та великої (3,2-6 м3) ємності. Основне робоче обладнання – зворотна лопата. Питома потужність гідравлічних екскаваторів залежно та умовами роботи (м'які чи міцні грунти) становить від 133 до 213 кВт на 1 м3 ємності ковша.

Залежно від призначення одноковшові екскаватори поділяють на будівельні, кар'єрні, будівельно-кар'єрні та розкривні, крім того, виділяють тунельні екскаватори, плавучі та ін.

Будівельні екскаватори - найпоширеніший тип одноковшових екскаваторів: налічують близько 200 моделей, що випускаються більш ніж 80 батьківщин. та зарубіжними заводами. Розрізняють: універсальні малу потужність (ємність ковша 0,05-1,8 м3, вантажопідйомність крана 0,7-45 т, маса 1,5-65 т); середньої потужності – напівуніверсальні (ємність ковша 2-3 м3, вантажопідйомність крана 60-80 т, маса 72-105 т); великої потужності – напівуніверсальні (ємність ковша 3,25-6 м3, вантажопідйомність крана 100-150 т, маса 115-210 т). Питома маса на 1 м3 ємності ковша для міцних ґрунтів становить для цих екскаваторів 33-36 т. Екскаватори малої потужності часто мають змінне гусеничне та пневмоколісне ходове обладнання та одномоторний привід.

Гідравлічні екскаватори мають індивідуальний або змішаний привід. Кар'єрні екскаватори виготовляються з обладнанням лопати, рідше зі змінним обладнанням драглайну та крана. Відрізняються потужним робочим обладнанням, високими робочими зусиллями та швидкостями, коротким циклом роботи, що обумовлює порівняно з ін. Екскаватори середньої (ємність ковша 2-4 м3) і великої (ємність ковша 5-20 м3) потужності, масою 76-900 т призначені для роботи в кар'єрах, особливо в міцних, заздалегідь підірваних породах та ґрунтах з навантаженням головним чином у великовантажні автосамоскиди. Випускаються як напівуніверсальних екскаваторів, і спец. лопат зі стандартним та подовженим обладнанням для верхнього навантаження у засоби транспорту, розташовані на брівці вибою (виїмки). Ходове обладнання – гусеничне. Силове обладнання - електричне з індивідуальним приводом механізмів системи генератор - двигун. Питома потужність приводного двигуна 60 – 80 кВт на 1 м3 ємності ковша, тиск на ґрунт 0,15-0,25 МПа, швидкість ходу 0,6-1,5 км/год. Гідравлічні кар'єрні екскаватори мають ємність ковша до 8-9 м3, розробляються моделі з ковшами ємністю 12-20 м3.

Будівельно-кар'єрні екскаватори середньої та великої потужності призначені для роботи здебільшого на кар'єрах нерудних будівельних матеріалів. За своєю конструкцією вони займають середнє положення між будівельними та кар'єрними. Розкривні екскаватори виготовляють зазвичай з обладнанням лопати для переміщення у відвал покрівельних порід на кар'єрах. Розкривні екскаватори з ковшами ємністю до 15 м3 застосовуються також для завантаження в транспортні засоби, розташовані на брівці забою, що розробляється. Місткість ковша екскаватора від 6 до 153 м3, маса 700-12 700 т. Ходове обладнання потужних моделей - 4 спарені гусениці. Силове обладнання таке саме, як у кар'єрних екскаваторів. Питома вага 45-90 т на 1 м3 ємності ковша, швидкість ходу 0,3-0,5 км/год. Крім механічної лопати на розкривних роботах застосовуються драглайни на крокуючому ходу зі стрілами довжиною до 100 м, з ковшами ємністю від 5 до 168 м3, масою до 14 тис. т. Вони є основним обладнанням при безтранспортних системах розробки родовищ корисних копалин.

Тунельні та шахтні екскаватор використовують у підземних умовах у виробках великого поперечного перерізу при проходженні тунелів, спорудженні камер підземних споруд, виїмці корисних копалин. Місткість ковша 0,75-1 м3, маса 16-30 т.

Екскаватори - призначення та класифікація

Екскаватори (назва походить від латинських слів «їх» і caveo», що означають «відкопувач») відрізняються високими здібностями, що рихлять. Транспортуючі можливості їх невеликі і визначаються радіусом дії цих машин. Екскаватори поділяють на кілька груп за призначенням та потужністю. Якщо машина виконує всі операції в певному порядку, повторюючи їх через деякі проміжки часу, вона відноситься до машин перервної (циклічної) дії, якщо виконує всі операції одночасно, - машиною безперервної дії. До екскаваторів перервної дії відносяться одноковшові, а до екскаваторів безперервної дії - багатоковшові, скребкові та фрезерні.

Одноковшові та багатоковшові екскаватори бувають сухопутні та плавучі. Сухопутні екскаватори мають гусеничний, пневмоколісний, рейковий та крокуючий ходовий пристрій.

Всі механізми екскаватора рухаються дизелями, карбюраторними, паровими або електричними двигунами. Найбільш економічними є дизельні та електричні двигуни. Вибір двигуна визначається умовами, в яких працюватиме екскаватор. Так, на екскаваторах, що працюють у кар'єрі, вигідно застосовувати електродвигуни, оскільки електрика – найдешевший вид енергії, а при роботі на будівництві доріг, де машину часто перевозять з місця на місце, доцільно використовувати дизельні двигуни.

Якщо всі механізми екскаватора рухаються від одного двигуна, такий привід називають одномоторним. Якщо в екскаваторі кожен механізм (або група механізмів) рухається окремим двигуном, такий привід називається багатомоторним.

З метою передачі руху від двигуна до робочих механізмів використовують такі види приводів: – механічний, коли рух передається за допомогою валів, шестерень, черв'ячних пар, ланцюгових передач; - гідравлічний об'ємний, де роль приводу виконують гідронасос, маслопроводи та гідромотори (або гідроциліндри); в маслопроводах циркулює рідина, що передає енергію від насосів до гідромоторів (або гідроциліндрів), що приводить робочі механізми руху; – гідромеханічний, у якому передачі енергії використовують гидротрансформатор разом із механічної трансмісією; - Електричний, застосовуваний на екскаваторах з багатомоторним приводом у поєднанні з механічним; - Змішаний, що складається з приводів двох видів, наприклад механічного та електричного.

Таким чином, екскаватори класифікують: - за способом переміщення (плавучі та сухопутні); – за типом силового обладнання (з дизелем, карбюраторним, електричним, дизель-електричним тощо); - За кількістю двигунів (одномоторні, багатомоторні); – на вигляд приводу (механічні, гідравлічні, гідромеханічні, електричні); – за типом ходового пристрою сухопутних екскаваторів (гусеничні, пневмоколісні, рейкові та з крокуючим ходовим обладнанням).

Кожна з груп екскаваторів відрізняється дрібнішими ознаками - розмірами, потужністю, призначенням.

Одноковшові екскаватори класифікують за призначенням.

Існують три основні групи: - Будівельно-універсальні - з ковшами ємністю до 3 м3, призначені для виробництва земляних робіт; – кар'єрні - з ковшами ємністю від 2 до 8 м3, призначені для роботи в кар'єрах на розробці рудних та вугільних родовищ; – розкривні – з ковшами ємністю понад 6 м3, призначені для розробки верхніх шарів порід (розкриви).

Одноковшові екскаватори розрізняють використання їх з різними видами робочого устаткування.

Універсальні екскаватори призначені для роботи з різними видами змінного обладнання; прямою і зворотною лопатою, драглайном, кранової стрілою з гаковою підвіскою або грейфером, копром для забивання паль і т.д.

Напівуніверсальні екскаватори, крім основного робочого обладнання, мають один або два види додаткового змінного обладнання (пряму лопату, зворотну лопату, драглайн).

Спеціальні потужні екскаватори мають лише один вид обладнання, наприклад, пряму лопату.

Одноковшові екскаватори. Одноковшовим універсальним екскаватором називається машина циклічної дії, призначена для виїмки та переміщення ґрунтів та інших матеріалів за допомогою одного з видів робочого обладнання з одним ківшем, та для виконання навантажувальних свабільних та інших робіт іншими видами змінного робочого обладнання.

Одноковшові екскаватори (рис. 72) складаються з наступних основних вузлів: ходового пристрою, поворотної платформи з силовим обладнанням та основними кінематичними ланками та робочого обладнання.

Гусеничне ходове обладнання забезпечує високу прохідність та хорошу стійкість під час роботи екскаватора.

В останні роки значно зріс випуск екскаваторів з невеликою ємністю ковша на пневмоколісному ходу, що мають велику рухливість і маневреність при переміщенні машини з одного об'єкта на інший. При роботі на слабких ґрунтах застосовують розширене (або подовжене) гусеничне обладнання, наявність якого зменшує питомий тиск на ґрунт та покращує прохідність екскаватора.

Мал. 72. Cхема одноковшового екскаватора

Мал. 74. Схема роботи прямої лопати

Поворотна платформа спирається через котки або спеціальний (кульковий або роликовий) опорно-поворотний пристрій на раму ходового пристрою. Платформа повертається у горизонтальній площині щодо ходової частини.

Кут повороту ходового обладнання горизонтальній площині визначає можливість екскаватора бути повноповоротним або неповноповоротним. Поворотна частина повно-наворотного екскаватора може обертатися навколо осі на 360°.

У цих машин на поворотній платформі змонтовано всі силові агрегати, пульт керування, робочі механізми та кріпиться робоче обладнання.

Робоче обладнання включає комплекс вузлів екскаватора з робочим органом (ківш, гак, грейфер та ін.). Грунт розробляють ковшем, після чого переміщають до місця розвантаження у відвал або транспортний засіб. Залежно від виду змінного обладнання застосовують жорстку чи гнучку підвіску робочого органу. Характер роботи визначає робоче обладнання: пряму лопату, зворотну лопату, драглайн, кран чи грейфер.

Робочий цикл екскаватора виконується в наступній послідовності: копання ґрунту; переміщення заповненого ґрунтом ковша до місця розвантаження; розвантаження ґрунту з ковша у відвал або транспортуючий пристрій; переміщення ковша (поворот платформи) до забою; опускання ковша для підготовки до наступної операції копання.

Система індексації одноковшових універсальних екскаваторів. Системою індексації машин називається принцип, закладений у структуру індексу (марки), що означає той чи інший екскаватор і відбиває його основну характеристику. У 1968 р. у нашій країні запроваджено нову систему індексації одноковшових універсальних екскаваторів. Індекс екскаватора має чотири основні цифри, які відповідно позначають: розмірну групу машини, тип ходового пристрою, конструктивне виконання робочого обладнання та порядковий номер моделі даного типу. Таким чином, індекс екскаватора містить відомості про його основну характеристику. Так, ЕО-3313 БТВ - екскаватор одноковшовий універсальний, 3-ї розмірної групи, на пневмоколісному ходовому пристрої, з підвіскою канатної робочого обладнання, 3-я модель, що пройшла другу модернізацію, у виконанні для роботи у вологих тропіках.

Пряма лопата - обладнання, призначене для розробки ґрунту вище за рівень стоянки екскаватора. Пряма лопата з механічним приводом (рис. 74) складається з наступних основних вузлів: каната підйому стріли, ковша, рукояті, стріли, підшипника сідла. Рукоятка до стрілки кріпиться сідловим підшипником, за допомогою якого рукоять повертається у вертикальній площині щодо стріли і здійснює зворотно-поступальний рух уздовж осі рукоятки. При копанні ґрунту ковшу необхідно пройти положення -IV, зображені на рис. 74. Ківш піднімається підйомним канатом, що обгинає головні блоки. Напір рукоятки здійснюється напірним механізмом, яким виконується зворотний рух (повернення) рукояті. На універсальних будівельних екскаваторах застосовують канатні та зубчасто-рейкові (напірні механізми).

Напірні механізми поділяється на незалежні, залежні, комбіновані. Напірний механізм називається незалежним, якщо зусилля напору може бути збільшено або зменшено незалежно від величини зусилля в підйомному тросі ковша, тобто коли напірний рух рукояті з ковшем проводиться незалежно від підйому ковша. Якщо величина зусилля напору залежить від величини зусилля в підйомному тросі ковша і є можливість тільки зменшити напір, такий напірний механізм називається залежним.

Напірний механізм називається комбінованим, коли величина зусилля напору залежить від зусилля в підйомному тросі, але при включенні незалежної частини механізму напірного може бути за бажанням збільшена.

Ківш прямої лопати складається з корпусу, відкидного днища із засувом та змінних зубів. Зуби мають звужується до кінця хвостовик, що входить у гніздо козирка. Від випадання зуби утримуються в гніздах шплінтами.

Прямі лопати в останні роки оснащують ковшами з напівкруглою передньою стінкою та з козирком у вигляді совка без зубів. Ківш такої конструкції значно легший і має мінімальний опір при копанні ґрунту, що, природно, підвищує продуктивність екскаватора.

На екскаваторах із прямою лопатою застосовують рукояті двох типів: однобалочні (внутрішнього типу) та двобалочні (зовнішнього типу). Однобалкова рукоять проходить усередині стріли, а двобалкова – зовні. Рукоятка може здійснювати зворотно-поступальний рух у напрямних сідловини напірного валу, а також повертатися разом з сідловим підшипником у вертикальній площині щодо напірного валу. Конструкція рукояті визначає конструкцію напірного механізму. В екскаваторах, що випускаються в СРСР, при однобалковій рукояті застосовують канатний напірний механізм, а при двобалочній кремальєрний напірний механізм.

Стріла прямої лопати виконана у вигляді звареної конструкції з листової сталі. Тип рукояті визначає конструкцію стріли. Стріла буває двобалкової при однобалковій рукояті та однобалочній при двобалочній рукояті.

У верхній частині стріли змонтовані на підшипниках блоки, через які проходить канат підйому ковша та стріло-підйомний канат. Нижнім кінцем (п'ятою) стріла пальцями кріпиться до поворотної платформи і може повертатися за зміни її кута нахилу. У середній частині стріли розташований напірний вал.

Зворотна лопата - це обладнання, призначене для розробки грунтів нижче за рівень стоянки екскаватора при копанні котлованів, траншей, виїмок.

Зворотна лопата (рис. 75) складається з ковша, стріли, рукояті та двоногої стійки. Ківш закріплений жорстко до ручки, шарнірно приєднаної до верхнього кінця стріли. При підтягуванні каната рукоятка повертається проти годинникової стрілки, ківш врізається в ґрунт (положення /; положення // та /// відповідають транспортному положенню та вивантаженню ґрунту з ковша).

Мал. 75. Схема роботи зворотної лопати:

Процес екскавації ґрунту ковшем. Загальний опір екскавації R0 долається активним зусиллям W0, спрямованим стосовно траєкторії ковша, яке може бути розкладене на зусилля різання і зсуву грунту WVi направлене по дотичній до ріжучої грані ковша, і на зусилля виштовхування WB, спрямоване нормально до ріжучої грані ковша.

Основними параметрами гідравлічних одноковшових екскаваторів є: ємність ковша q, маса екскаватора, потужність двигуна N, робочі розміри екскаватора, а також тиск і продуктивність насосів.

У гідроприводах екскаваторів застосовуються насоси постійної продуктивності шестеренного і лопатевого нібито (з тиском 12-16МПа) і поршневі з тиском до 30 МПь а також насоси змінної продуктивності, переважно аксіально-поршневі.

Насоси з постійною продуктивністю прості по yci ройству, але не забезпечують повного використання потужності двигуна на всіх режимах. Насоси змінної продуктивності забезпечують більш раціональний та стійкий режим роботи екскаваторів.

Продуктивність та технологічні схеми роботи одноковшових екскаваторів. Продуктивність одноковшових екскаваторів визначається багатьма факторами: конструкцією машини, рівнем організації виробництва земляних робіт, станом та якістю ґрунту та вибою, кваліфікацією машиніста та технічним станом машини.

На рис. 77 б представлена ​​схема роботи драглайна при будівництві насипу земляного полотна з резерву. Екскава-ція ґрунту ведеться на двох захватках; на одній з них відсипається черговий шар ґрунту і розрівнюється бульдозером, а на Інший - свіжовідсипаний ґрунт ущільнюється ґрунтоущільнювальними машинами.

Багатоківшові екскаватори. Багатоківшові екскаватори являють собою землерийні машини, що мають як робочий орган багатоковшовий ланцюг або роторне колесо з ківшами, жорстко закріпленими по периметру. Вони використовуються: на дорожньо-будівельних роботах; при копанні котлованів, каналів і траншей для укладання труб або для основ установка, пульт управління, коробка передач, робочий орган встановлюють на ходову раму.

Примітка. Екскаватори ЕО-1621 (Е-153А), ЕО-1627 (Е-1514) обладнуються додатково бульдозерним обладнанням: ширина відвалу 2000 мм, висота 680 мм, глибина різання 500 мм. Екскаватори ЕО-ЗЗПБ (Е-302) укомплектовані обладнанням драглайну з наступними параметрами: довжина стріли 7500 мм, кут нахилу стріли 40°, глибина різання 4450 мм, радіус різання 6500 і 10 100 мм, 3 розвантаження відповідно 6390 та 8300 мм.